基于压缩感知的5G雷达目标距离和速度联合估计方法

来源：信号处理杂志 2024年第9期北京时间：

作者：曹成虎, 赵永波, 黄海生

摘要：随着无线通信5G/6G技术的发展，利用5G雷达实现城市环境下低空目标探测已成为新兴业务，而目标参数估计更是5G雷达目标探测的重要任务之一。目前基于5G雷达的目标参数估计采用基于子空间投影的高分辨处理方法，该方法需要大量的采样数据，计算复杂度比较高，导致目标参数估计性能在工程应用中还不太理想，而且对于相关性比较高的目标，还需解相关处理。本文利用目标距离的时域稀疏性和目标多普勒的频域稀疏性，将目标距离和多普勒估计归结于稀疏表示问题，从而提出一种基于压缩感知的5G雷达目标距离和速度联合估计方法。所提方法首先通过在过完备基的基础上实现阵列协方差矩阵的稀疏表示，然后构建协方差向量的L1-范数约束优化问题，最后利用内点法高效求解二阶锥规划问题，通过联合寻找阵列协方差向量的稀疏系数来实现目标参数的估计。所提算法具有较高的目标参数估计分辨率和较强的相关信号源处理能力。而且所提算法在构建优化问题时还给出了明确的误差抑制准则，该准则使其即使在低信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）的情况下也具有统计鲁棒性。仿真实验结果表明，所提算法能够有效地实现5G雷达目标距离和速度的高分辨联合估计，同时不需要解相干处理；而且所提算法在较低信噪比环境下能够稳健地实现目标参数估计。

关键词：‍‍5G雷达, 稀疏表示, 阵列协方差向量, 高分辨估计, 相关信源